Текст книги "Познакомьтесь с собой. Как гены, микробы и нейроны делают нас теми, кто мы есть"

Вдохновившись первыми исследованиями, одна группа ученых стала «Льюисом и Кларком» кишечника[56]56
  Экспедиция Мериуэзера Льюиса и Уильяма Кларка – сухопутная экспедиция 1804–1806 годов из Сент-Луиса до Тихоокеанского побережья, в значительной степени – по неизвестным территориям северной части современных США.


[Закрыть]: они взялись определить различные бактерии, живущие в мышах разных видов. Национальные институты здравоохранения США инициировали аналогичный проект по определению микробов – обитателей человека; проект называется «Микробиом человека». Результаты все еще поступают, но как путешественники видят разных животных в лесу и пустыне, так и биологи видят разные типы бактерий в кишечнике тощих и толстых особей. Например, у тучных мышей больше бактерий типа Firmicutes и меньше бактерий типа Bacteroidetes. И фирмикуты, и бактероидеты включают множество разновидностей, которые обычно имеются в кишечнике млекопитающих. Фирмикуты способны извлекать из пищи больше калорий, нежели бактероидеты, что облегчает организму создание жировых запасов.

Большинство исследований подтверждает, что при ожирении у людей отношение Bacteroidetes к Firmicutes также понижено. Несбалансированный рацион связан с несбалансированной микробиотой. Исследование, проведенное в 2009 году пионером в области изучения микробиоты Джеффри Гордоном из Университета Вашингтона в Сент-Луисе, сравнивало кишечные бактерии тучных и худых близнецов и обнаружило различия в 383 бактериальных генах. У тучных испытуемых 75 % этих генов были от актинобактерий, а 25 % – от фирмикут. Бактероидеты никаких генов для тучных людей не дали. Напротив, у худых участников эксперимента 42 % таких генов дали как раз они. Многие из бактериальных генов, которые оказались различными у толстых и тощих людей, вовлечены в обмен веществ.

Дополнительные данные подтверждают тесную связь между нашим рационом, массой и составом микробиоты. Биолог Паоло Лионетти из Флорентийского университета сравнивал микробиоту людей, живущих в европейском городе и в африканской деревне. Как вы, вероятно, подозреваете, дети во Флоренции (Италия) были крупнее тщедушных детей из деревни Булпон (Буркина-Фасо). Что интересно, Лионетти обнаружил, что у детей во Флоренции, питавшихся в «западном» стиле, с большим содержанием в рационе углеводов, жиров и солей, в основном обнаружены бактерии типа Firmicutes. А дети в Булпоне питались так, как это делали наши древние предки: в рацион входили фрукты и овощи, белок нерегулярно поступал от мяса, яиц и насекомых (в данном случае – термитов). В микробиоте испытуемых из Булпона было гораздо больше Bacteroidetes, а также значительная доля двух типов бактерий, которых у итальянских участников вовсе не было, – Prevotella и Xylanibacter, причем и те, и другие мастерски переваривают клетчатку из растительной пищи.

Типы бактерий в нашем кишечнике быстро меняются в зависимости от нашей пищи. Худые люди, севшие на калорийную диету, замечают, что количество фирмикутов быстро увеличивается за счет бактероидетов, что заставляет их извлекать еще больше калорий из пищи. Употребление нездоровой пищи может создать порочный круг, который быстро сместит баланс кишечных бактерий в сторону разновидностей, которые способствуют образованию жира.

А теперь сюжет закручивается сильнее, подобно тому, как растет пузо мыши со слишком большим количеством фирмикутов. Было довольно здорово наблюдать, как бактерии от толстой мыши помогают худосочной стерильной приобрести нормальный размер. А что случится, если накормить мышей человеческими микробами? В 2013 году группа Гордона взяла кишечные бактерии у людей-близнецов, один из которых был существенно крупнее другого. Удивительно, но, когда стерильным мышам передали бактерии от тучного близнеца, мыши стали толстыми. Кишечные бактерии худого близнеца не привели к существенному повышению массы стерильных мышей.

В той же работе Гордон с коллегами устроил и такой трюк: стерильных мышей с бактериями от худого близнеца поместили в одну клетку с мышами, имевшими бактерии от толстого. Чтобы понять, что произошло, надо знать об одной пищевой привычке мышей, которую большинство из нас сочтут несколько неприглядной: они едят помет друг друга. Однако в силу этого происходит перемещение экскрементов при нахождении мышей в одной клетке. И вот ошеломительный результат: мыши с бактериями от тучного близнеца смогли остаться тощими, если поедали помет мышей с бактериями от худого близнеца. Выглядит так, словно бактерии от худого близнеца обладают суперспособностью предотвращать набор веса.

Теперь, прежде чем вы обратитесь к своим худосочным друзьям за небольшой «услугой» с изображением смайлика-какашки, учтите: когда этот эксперимент повторили с мышами, которым давали пищу с высоким содержанием жиров вместо обычного растительного рациона, бактерии тощего близнеца потеряли все свои суперсилы и больше не могли препятствовать набору веса у мышей, получивших бактерии от тучного собрата. Другими словами, недостаточно получить бактерии от худого. Нужны еще и здоровые пищевые привычки. Эти результаты говорят нам о том, что кишечные бактерии и рацион влияют друг на друга способами, которые, видимо, затрагивают обмен веществ, однако, прежде чем мы сможем управлять такой системой, нужно уточнить еще множество деталей.

Как вы можете менять свои желания

Как различные типы бактерий закрепляются в вашем кишечнике – зависит от аппетита. Похоже, они посылают снизу химические сигналы к мозгу и эти сигналы влияют на вашу тягу к той пище, которая нужна им для размножения и вытеснения других бактерий, претендующих на их территорию. В вашем животе происходит круговорот микробной жизни: то, что вы едите, влияет на ваших микробов, а то, что едят они, может влиять на то, что еди– те вы.

Как и все остальные создания, бактерии, населяющие кишечник, конкурируют за пространство и питательные вещества. К счастью для нас, миллионы лет эволюции сформировали симбиотические отношения между нашей и их ДНК, придя к существованию по типу «почеши мне спинку, а я потом почешу тебе»[57]57
  Англоязычная идиома, означающая «услуга за услугу».


[Закрыть]. Мы предоставляем полезным бактериям место для проживания и бесплатный ланч, а они будут производить нам кое-какие витамины и помогать сдерживать вредные патогенные бактерии и грибки. Все бактерии хотят оптимизировать свое развитие, так что они вполне могли разработать способы обмануть мозг, заставляя отправлять в рот те продукты, которые помогают им преуспевать.

Типы бактерий в кишечнике человека раскрывают его рацион. Если сравнивать с японцами, то фермеры со Среднего Запада[58]58
  Средний Запад – область в США, включающая 12 штатов: Айову, Висконсин, Иллинойс, Индиану, Канзас, Миннесоту, Миссури, Мичиган, Небраску, Огайо, Северную Дакоту, Южную Дакоту.


[Закрыть] не обладают возможностями для переваривания водорослей – основного компонента диеты, основанной на суши. А японцы обзавелись уникальными бактериями из рода бактероидов, которые способны переваривать водоросли и извлекать из них питательные вещества. Мы тоже, конечно, можем наслаждаться суши, но не умеем настолько же эффективно переваривать водоросли, как японцы. Подобные исследования показывают, что на состав нашей микробиоты сильно влияет не только наше питание сегодня, но и то, что ели предки.

Чаще, чем водорослями, бактерии питаются сахарами или жирами – и могут манипулировать вами, устремляя к нездоровой пище. Возможно, вам удастся разрушить это колдовство, взбунтовавшись против любителей нездоровой еды, поселившихся в вашем кишечнике. Все, что нужно, – перейти к правильной необработанной пище. Если так, то вскоре в животе начнут жить те бактерии, которые станут требовать от вас салата из клюквы с грецкими орехами, а не чизбургеров с беконом и картофелем фри.

То, что вы едите (или не едите), влияет на демографию ваших бактерий. Обработанные продукты, как правило, содержат мало клетчатки, что чрезвычайно необычно для истории питания нашего вида. Клетчатка долгое время была основой человеческого рациона, но большинство из нас не получают этих необходимых нам ежедневных 25–35 граммов. Недостаток клетчатки не только вызывает при дефекации ощущение, что вы пропускаете через кишечник кирпичи, но и повышает риск рака толстой кишки. Недостаток клетчатки заставляет голодать некоторые бактерии, которые приносят большую пользу для нашего здоровья.

Исследования на мышах, которым давали добавку с клетчаткой, продемонстрировали рост бифидобактерий – еще одного вида бактерий в нашем кишечнике. Бифидобактерии – исходные пробиотики, и их долгое время считали полезными для здоровья кишечника. Термин «пробиотик» означает «для жизни» и относится к микроорганизмам, оказывающим положительное воздействие на здоровье. Таких микробов очень много в ферментированных и молочных продуктах, которые в течение тысяч лет рекомендуются для лечения проблем с желудочно-кишечным трактом. Эта идея приобрела популярность в конце XIX века после того, как российский ученый Илья Мечников отметил, что болгары, отличавшиеся долгой жизнью, часто употребляют йогурт (в Болгарии его именуют кислым молоком).

Также в ответ на клетчатку взлетает уровень бактерий вида Akkermansia muciniphila. Аккермансия гораздо чаще встречается у худых людей и практически отсутствует у людей с ожирением, диабетом II типа и воспалительными заболеваниями кишечника. Она способствует обновлению слизистого слоя, который выстилает стенки кишечника; этот слой действует как важный барьер, предотвращающий протечки. Если содержимое кишечника протечет через стенку, это может вызвать воспаление организма, включая воспалительные процессы в жировой ткани, что приводит к увеличению массы. Рацион с высоким содержанием жиров губит аккермансию, зато подпитывание микробов клетчаткой может привести к улучшению отношения массы жира к общей массе тела, уменьшить воспаление и снизить резистентность к инсулину.

И это еще не все, что может сделать для вас клетчатка! Одно исследование на мышах показало, что пищевая клетчатка спобна уменьшить воспаление в легких, вызванное аллергиями. Это исследование продемонстрировало, что, помимо сдвига микробиоты от фирмикутов к бактероидетам, клетчатка перерабатывается в короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК), которые воздействуют на другие части организма. В данном случае короткоцепочечные жирные кислоты, получающиеся из переваренной клетчатки, направляются в легкие и меняют там иммунную реакцию, снижая аллергическое воспаление. Наоборот, у мышей, питавшихся продуктами с низким содержанием клетчатки, наблюдалось увеличение аллергических заболеваний дыхательных путей. Вспомните упомянутую ранее работу Лионетти, где сравнивались микробиоты городских итальянских и деревенских африканских детей. Он также обнаружил, что бактерии у африканцев коррелировали с более высоким уровнем КЦЖК по сравнению с итальянцами. По мнению Лионетти, это может объяснить, почему африканцы меньше страдают воспалительными заболеваниями.

Зная, что бактерии разлагают клетчатку и прочую пищу на химические вещества, поступающие в различные системы организма, ученые вычислили две тактики, которые могут использовать микробы для манипулирования нашим аппетитом. Во-первых, они могут производить химические вещества, инициирующие при поступлении в мозг тягу к продуктам, нужным бактериям для роста. Во-вторых, бактерии могут производить химические вещества, которые заставляют нас чувствовать себя преотвратно, пока мы не съедим продукты, нужные этим хитрым микроорганизмам. Таким образом, наши бактериальные хозяева не только стимулируют наш аппетит, но могут также вызывать перепады настроения. Подробнее мы поговорим об этом в следующих главах.

Так что, когда вы в следующий раз сядете за стол, вспомните: вы едите не только за себя, но и за триллионы крохотных созданий, живущих в вашем кишечнике. Вы можете обнаружить, что едите даже тогда, когда не голодны, потому что эти бактерии всегда просят, чтобы их покормили. А в современном мире, где еды предостаточно, слишком просто дать микроорганизмам то, что они хотят, но это не всегда то, что нужно вам.

Почему у вас нет тяги к физическим упражнениям

Несмотря на то что физические нагрузки – лучшее лекарство от множества недугов, наши отговорки и оправдания, чтобы не потеть, заполнили бы книгу потолще, чем все сочинения Сью Графтон[59]59
  Сью Графтон – американская писательница, автор множества детективных романов.


[Закрыть]. Оправдания варьируются от абсурдных («сегодня я несла тяжелую коробку с пончиками, поднимаясь по лестнице») до обоснованных («вчера во время пробежки собака откусила мне большой палец на ноге»), однако мало кто станет спорить с тем, что мы получаем лишь крошечную долю физической активности, которая нужна нашему организму.

Совершенно понятно почему. Физические нагрузки приносят боль. Они доставляют дискомфорт. После них мы пахнем. И вообще, зачем тратить драгоценное время, чтобы сделать себя несчастным, когда можно расслабиться с шоколадным мартини и посмотреть очередную серию Cupcake Wars[60]60
  Cupcake Wars – американское телешоу, участники которого соревнуются в создании капкейков.


[Закрыть]? Честно говоря, физические упражнения не такая тяжелая работа, как мы привыкли думать. Проблема в том, что мы настолько избаловали себя, что теперь считаем слишком сложным даже нажатие кнопки на пульте дистанционного управления, ведь можно отдать голосовую команду и запустить следующий эпизод Diners, Drive-Ins and Dives[61]61
  Diners, Drive-Ins and Dives – американское телешоу о различных кафе, ресторанчиках и забегаловках.


[Закрыть].

В современном мире легкие упражнения кажутся подвигом Геракла, поскольку все остальное мы делаем без напряжения. Наука тщательно задокументировала огромную пользу от физических нагрузок: они придают силу, увеличивают уровень энергии, понижают кровяное давление, снижают стресс, помогают при депрессии, препятствуют увеличению веса и предотвращают множество проблем со здоровьем, связанных с избыточной массой. Было даже установлено, что физические упражнения продлевают жизнь, улучшают память и обучаемость, а также замедляют спад умственных способностей. Так почему мы не отрываем задницу от дивана?

Частичный ответ на этот вопрос могут дать гены. Изучение близнецов обнаружило определенную часть генома, которая влияет на нашу склонность заниматься или сидеть на месте. А некоторые люди рождаются с генами, которые конструируют тела, менее поддающиеся определенным видам упражнений. Кэтрин Норт из Сиднейского университета в Австралии провела исследование, продемонстрировавшее существенную связь между геном ACTN3 и спортивными результатами. Соответствующий белок, обнаруженный в быстро сокращающихся мышечных волокнах, обеспечивает приток силы при высокой скорости – он в большом количестве имеется у спринтеров и силовых атлетов. Мутации у других людей препятствуют выработке этого белка, и они склонны к видам, где нужна выносливость. Поэтому ваше предпочтение бега на короткие или длинные дистанции, а также тяга к поднятию тяжестей вместо аэробики могут быть вызваны типом мышц, которые построены вашими генами.

Несомненно, профессиональные спортсмены много и упорно тренируются, однако у многих есть дар – генетическое преимущество. Иногда оно очевидно, например в случае баскетболистов такого роста, что им приходится опасаться низколетящих самолетов. Но иногда генетические выгоды скрыты. Например, многократный олимпийский чемпион Ээро Мянтюранта демонстрировал, что бегать на лыжах легко и просто. Сегодня мы знаем, что соревнования, где требовалась большая выносливость, действительно давались ему проще – из-за мутации в гене рецептора эритропоэтина (EpoR). Эта мутация позволяла вырабатывать больше эритроцитов, чем в норме, и давала финскому лыжнику супергеройские способности по доставке кислорода к голодающим мышцам гораздо быстрее, чем у его конкурентов. Встает интересный вопрос: как думаете, справедливо ли, если вам приходится соревноваться с кем-то, обладающим таким свойством? И не следует ли разрешить вам, этим даром не наделенным, для увеличения количества эритроцитов принимать эритропоэтин (ЭПО) – тот самый гормон, который, по собственному признанию, принимал Лэнс Армстронг[62]62
  Лэнс Армстронг – американский велогонщик, в 2012 пожизненно дисквалифицированный за применение допинга, а заодно и лишенный всех спортивных титулов начиная с 1998 года.


[Закрыть]?

Еще одна причина того, что некоторые люди получают больше удовольствия от физических нагрузок, нежели другие, может заключаться в том, что они ощущают в мозге большее вознаграждение после упражнений. Изменения генов, вовлеченных в пути дофаминового вознаграждения, могут быть связаны с уровнем физической активности. Если люди ощущают вознаграждение от упражнений, они более склонны ими заниматься. Если у вас нет ощущения внутреннего вознаграждения после посещения спортзала, вы можете найти другие способы побаловать себя после тренировки.

Любой поклонник Гарфилда[63]63
  Гарфилд – ленивый кот, персонаж одноименной серии комиксов.


[Закрыть] знает, что мы не единственные животные, которые любят расслабляться. Фрэнк Бут из Миссурийского университета заметил, что одни лабораторные крысы бегали в колесе гораздо чаще, чем другие, предпочитавшие избегать колеса подобно тому, как Гомер Симпсон избегал велосипеда. Бут с коллегами селективно вырастил две группы животных – любящих и ненавидящих физическую нагрузку, а затем сравнил экспрессию генов в их мозге. Некоторые изменения экспрессии генов подтверждают разницу в путях дофаминового вознаграждения у таких крыс, а это подкрепляет идею, что одни особи действительно ощущают вознаграждение после физической нагрузки, а другие – нет.

Если есть нездоровую пищу, это может резко снизить мотивацию к физическим упражнениям: получается двойной удар по здоровью. Исследования показали, что западный рацион сильно коррелирует с леностью и депрессией, что привело ученых к выводу: люди с ожирением стали тучными не обязательно из-за лени или нехватки дисциплины. Наоборот, нездоровая еда меняла их настрой и поведение. Эту мысль подтвердили эксперименты на крысах. Крысы на нездоровой еде не просто толстели – они также были существенно менее мотивированы выполнять задания с вознаграждением.

Ученые также изучают разницу в микробиоте у людей, занимающихся спортом, и людей, ему чуждых. Возникают многие из тех же аспектов, что мы видели при сравнении лиц, употребляющих здоровую и нездоровую еду. В исследовании 2017 года, проведенном специалистом по компьютерной биологии Орлой О’Салливан из исследовательского центра «Тигаск» в ирландском графстве Корк, сравнивались микробиоты кишечника у регбистов и у мужчин с сидячим образом жизни. Микробиота у спортсменов не только была разнообразнее, но и изобиловала полезной бактерией аккермансией (Akkermansia muciniphila). Кроме того, несмотря на износ мышц, уровень воспаления у атлетов был ниже, что частично можно приписать их более здоровой микробиоте. Кстати, микроорганизмы, обнаруженные у лиц, регулярно занимающихся физической деятельностью, производят бутират – масляную кислоту, обладающую сильными противовоспалительными свойствами. Еще в одном эксперименте 2017 года Мария дель Мар Ларроза Перес из Европейского университета в Мадриде установила, что микробиота женщин с умеренной физической нагрузкой (3–5 часов в неделю) заметно отличалась от микробиоты неактивных женщин. Даже при легких упражнениях уровень полезных бактерий вроде аккермансии увеличивался.

Пища для размышлений

В 1966 году Брайан Уилсон из группы Beach Boys пел: «Я просто не был создан для этих времен». Честно говоря, никто из нас не создан для этих времен. Мы сотворены, чтобы жить как охотники-собиратели, которые питаются необработанными продуктами и получают значительную физическую нагрузку. Однако мы создали среду, настолько непохожую на ту, в которой жили предки, что сейчас сталкиваемся с какой-то эпидемией. Большинству людей, сражающихся с жировыми складками по бокам или пивным животом, достаточно научиться лучше выбирать пищу и почаще вставать с дивана. Однако есть люди, для которых контроль веса – серьезная проблема на всю жизнь: она вызвана сложным взаимодействием генов, среды и, возможно, микробиоты.

Рассмотрим индейцев пима, проживающих сегодня в Аризоне и в Мексике. Будучи тысячи лет охотниками-собирателями в пустыне или рядом с ней, пима развили бережливые гены, сделавшие их мастерами по извлечению калорий из скудных растительных источников. Любой человек, посетивший сегодня пима в Мексике (они ведут трудоемкий сельскохозяйственный образ жизни) и пима в Аризоне (они приспособились к западному стилю потребления обработанной пищи и мало двигаются), обнаружит колоссальную разницу. Угадайте, в чем она состоит. У аризонских пима сейчас один из самых высоких в мире уровней ожирения, 60 % их страдает сахарным диабетом II типа. У мексиканских пима таких проблем нет. Поскольку генетические различия у обеих частей народа минимальны, виновником тяжелого положения аризонских пима является среда. Обилие фастфуда в сочетании со слабой физической нагрузкой превратило некогда бережливые гены в угрозу для жизни.

Пима доказывают, насколько важно есть и двигаться, как это делали наши предки. Они также демонстрируют важность генов в уравнении снижения массы тела, поскольку некоторые люди просто рождены более экономными в отношении обмена веществ. На наш аппетит, обмен веществ и способность к физическим нагрузкам влияют сотни, возможно, тысячи генов. Мы должны согласиться, что гены в нашей ДНК и нашей микробиоте играют важную роль в пищевых привычках и потере веса, и признать, что некоторые аспекты форм нашего тела находятся вне нашего контроля. Наука показала, что люди с одинаковым рационом и одинаковым образом жизни из-за генетической структуры набирают вес совершенно по-разному. Стивен О’Рахилли, пишущий для научного журнала Nature, прекрасно резюмирует текущее состояние наших знаний: «Растущее количество подтверждений, что люди могут быть генетически запрограммированы на серьезное ожирение, должно в итоге привести к широкому осознанию того, что патологическое ожирение – это заболевание, которое требует дальнейшего научного изучения, а не отсутствие силы воли, которое обычно подвергается ханжескому моральному осуждению». Стыдить тучностью не только отвратительно и жестоко – многие исследования показывают неэффективность такого подхода и его вред для здоровья и благополучия людей.

Как мы видели, существуют многочисленные биологические факторы, которые лежат вне нашей власти и чрезвычайно затрудняют некоторым людям контроль своего аппетита. Если сила воли конкретно у вас срабатывает поздравляю. Но знайте, что на самодисциплину влияет и генетика. Наука в конце концов решит проблему ожирения. Но пока этого не произошло, сочувствующая поддержка и ободрение – гораздо более правильный способ помочь себе и другим людям достичь реальных целей здоровья.